DE102018111428A1 - RF multiplexer - Google Patents
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Abstract
Ein Hochfrequenz-Multiplexer (210, 220, 230) umfasst Sende- und Empfangsschaltkreise, die jeweils einen HF-Filterschaltkreis (211, 212, 221, 227, 231, ..., 234) enthalten. Die Sende- und Empfangsschaltkreise sind mit einem Antennenanschluss (225, 245) und entsprechenden Sende- und Empfangsanschlüssen (221, 222) verbunden. Ein Teil des Sendeschaltkreises und ein Teil des Empfangsschaltkreises sind auf einem einzigen Die (213, 226, 250) angeordnet. Die Schichtstapel der Resonatoren der Sende- und Empfangsschaltkreise, die auf dem einzigen Die angeordnet sind, können für die erforderliche Funktionalität optimiert werden. A radio frequency multiplexer (210, 220, 230) includes transmit and receive circuits, each including an RF filter circuit (211, 212, 221, 227, 231, ..., 234). The transmit and receive circuits are connected to an antenna port (225, 245) and corresponding transmit and receive ports (221, 222). A part of the transmitting circuit and a part of the receiving circuit are arranged on a single die (213, 226, 250). The layer stacks of the resonators of the transmitting and receiving circuits, which are arranged on the single die, can be optimized for the required functionality.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Hochfrequenz-Multiplexer. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Hochfrequenz-(HF)-Multiplexerschaltkreis, der Sende- und Empfangsschaltkreise umfasst, die jeweils ein HF-Filter enthalten.The present disclosure relates to a high frequency multiplexer. More particularly, the present disclosure relates to a radio frequency (RF) multiplexer circuit comprising transmitting and receiving circuits each including an RF filter.
Hintergrundbackground
Hochfrequenz-(HF)-Multiplexer werden in elektronischen Kommunikationssystemen an dem Antennen-Frontend verwendet, um die Sende- und Empfangspfade mit der Antenne zu verbinden. Die Sende- und Empfangspfade enthalten HF-Filter, um die gewünschte Bandbreite von dem Antennensignal auszuwählen oder um der Antenne das HF-Signal bereitzustellen. Resonatoren werden verwendet, um die Filter einzurichten. Ein Duplexer verbindet einen Sende- und einen Empfangspfad mit einem Antennenanschluss, während ein Multiplexer höherer Ordnung wie zum Beispiel ein Quadplexer mehrere Sende- und Empfangspfade mit dem Antennenanschluss verbindet.Radio frequency (RF) multiplexers are used in electronic communication systems at the antenna front end to connect the transmit and receive paths to the antenna. The transmit and receive paths include RF filters to select the desired bandwidth from the antenna signal or to provide the RF signal to the antenna. Resonators are used to set up the filters. A duplexer connects a transmit and a receive path to an antenna port, while a higher order multiplexer, such as a quadlex, connects multiple transmit and receive paths to the antenna port.
In herkömmlichen HF-Multiplexern werden die Resonatoren, welche die HF-Sende- (Tx) und Empfangsfilter (Rx) bilden, auf getrennten Chips realisiert. Üblicherweise umfasst ein Chip alle Resonatoren für das Tx-Filter und ein anderer Chip umfasst alle Resonatoren für das Rx-Filter. Obwohl unterschiedliche Resonatoren in einem Filter unterschiedliche elektrische Teilfunktionen erfüllen, werden sie mit dem gleichen Herstellungsprozess hergestellt, sodass es schwierig ist, sie für eine spezifische Funktion zu optimieren. Die Resonatoren des Tx-Filters in der Nähe des Eingangsanschlusses können zum Beispiel Einschränkungen bei der Flankensteilheit und den Störmodi in den Frequenzbändern der anderen Trägerbündelungsbänder aufweisen, während die Resonatoren in der Nähe des Antennenanschlusses eine große Reflexion in den Gegenbandfrequenzbereichen bereitstellen. Diese Anforderungen begrenzen die Gestaltungsflexibilität für die Resonatoren, wenn alle Resonatoren eines Filterpfads von einem Multiplexer auf einem Chip ausgeführt werden, wie es üblicherweise der Fall ist.In conventional RF multiplexers, the resonators forming the RF transmit (Tx) and receive filters (Rx) are realized on separate chips. Typically, one chip includes all the resonators for the Tx filter and another chip includes all the resonators for the Rx filter. Although different resonators in a filter perform different electrical subfunctions, they are manufactured using the same manufacturing process, making them difficult to optimize for a specific function. For example, the resonators of the Tx filter near the input terminal may have limitations in slew rate and noise modes in the frequency bands of the other carrier beam bands, while the resonators near the antenna port provide large reflection in the opposite band frequency ranges. These requirements limit the design flexibility for the resonators when all resonators of a filter path are performed by a multiplexer on a chip, as is usually the case.
Es besteht der Wunsch, mehr Flexibilität bei der Gestaltung eines Multiplexerschaltkreises zu haben und die Leistungsfähigkeit der Filter in einem HF-Multiplexer zu verbessern.There is a desire to have more flexibility in designing a multiplexer circuit and to improve the performance of the filters in an RF multiplexer.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Hochfrequenz-Multiplexerschaltkreis bereitzustellen, der eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist.It is an object of the present disclosure to provide a high frequency multiplexer circuit having improved performance.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen HF-Multiplexerschaltkreis bereitzustellen, der eine verbesserte Leistungsbeständigkeit in Verbindung mit einer verbesserten Reflexion in den Gegenbandfrequenzbereichen aufweist.It is another object of the present disclosure to provide an RF multiplexer circuit having improved power stability in conjunction with improved reflection in the backbone frequency ranges.
KurzdarstellungSummary
Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden einer oder mehrere der oben erwähnten Gegenstände durch einen Hochfrequenz-Multiplexer erreicht, der umfasst: einen Sendeschaltkreis und einen Empfangsschaltkreis, die jeweils einen HF-Filterschaltkreis umfassen; einen ersten Anschluss, der mit einer Antenne zu verbinden ist, wobei der Sendeschaltkreis und der Empfangsschaltkreis mit dem ersten Anschluss verbunden sind; einen zweiten Anschluss, der mit dem Sendeschaltkreis verbunden ist, einen dritten Anschluss, der mit dem Empfangsschaltkreis verbunden ist; wobei ein Teil des Sendeschaltkreises und ein Teil des Empfangsschaltkreises auf einem einzigen monokristallinen Substrat angeordnet sind.According to the present disclosure, one or more of the above-mentioned objects is achieved by a radio frequency multiplexer comprising: a transmission circuit and a reception circuit each comprising an RF filter circuit; a first terminal to be connected to an antenna, wherein the transmission circuit and the reception circuit are connected to the first terminal; a second terminal connected to the transmission circuit, a third terminal connected to the reception circuit; wherein a part of the transmitting circuit and a part of the receiving circuit are arranged on a single monocrystalline substrate.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind ein Teil des Sendeschaltkreises und ein Teil des Empfangsschaltkreises auf einem einzigen Die angeordnet. Dementsprechend nutzen Teile von zwei verschiedenen Filterpfaden eines Multiplexers den gleichen einzigen Die. Dies unterscheidet sich von herkömmlichen Lösungen, bei denen ein Die auf einen Filterpfad zum Senden (
Mit diesem Ansatz kann eine verbesserte Leistungsfähigkeit der gesamten Multiplexer-Funktionen erwartet werden. Zum Beispiel können auf der einen Seite Filterflanken mit hohen Anforderungen an die Steilheit und ein niedriger Temperaturkoeffizient und auf der anderen Seite Resonatoren, die direkt an dem Antennenknoten eine große Reflexion in den Gegenbandfrequenzbereichen erfordern, auf verschiedenen Dies realisiert werden. Die Schichtstapel auf verschiedenen Dies können für die verschiedenen Funktionalitäten optimiert werden. Zum Beispiel kann die Dicke von metallischen oder dielektrischen Schichten in den Schichtstapeln für eine große Flankensteilheit und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten oder alternativ für eine große Gegenbandreflexion optimiert werden. Der Fachmann weiß aus der Erfahrung mit herkömmlichen Gestaltungen, wie die Schichtstapel für die erforderlichen Funktionalitäten zu optimieren sind.With this approach, improved performance of all multiplexer functions can be expected. For example, on the one hand, filter edges with high slope requirements and a low temperature coefficient and, on the other hand, resonators that require large reflection directly at the antenna node in the backbone frequency ranges can be realized on different dies. The layer stacks on different dies can be optimized for the different functionalities. For example, the thickness of metallic or dielectric layers in the stacked layers for a large slope and a low temperature coefficient or alternatively for a large Gegenbandreflexion be optimized. The expert knows from experience with conventional designs how to optimize the layer stacks for the required functionalities.
Die Sende- und Empfangsschaltkreise in einem Multiplexer umfassen jeweils eine Vielzahl von Resonatoren wie zum Beispiel akustische Oberflächenwellenresonatoren (Surface Acoustic Wave resonators, SAW-Resonatoren) oder akustische Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave resonators, BAW-Resonatoren). Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind mindestens ein Resonator des Sendeschaltkreises und mindestens ein Resonator des Empfangsschaltkreises auf einem gleichen einzigen Die angeordnet. Wenn der Filterpfad mit SAW-Resonatoren realisiert wird, ist der Die ein monokristallines piezoelektrisches Substrat, auf dem die SAW-Resonatoren gebildet sind. Alle Resonatoren auf dem gleichen einzigen Die nutzen zusammen das gemeinsame und gleiche monokristalline Substrat. Das monokristalline piezoelektrische Substrat kann ein Lithiumniobat- oder ein Lithiumtantalat- oder ein anderes piezoelektrisches Substrat sein, das zweckmäßig zum Bilden eines SAW-Resonators ist. Wenn der Filter mit BAW-Resonatoren realisiert wird, kann das monokristalline Substrat ein monokristallines Silizium sein, auf dem der Schichtstapel des BAW-Resonators gebildet wird.The transmit and receive circuits in a multiplexer each comprise a plurality of resonators, such as surface acoustic wave resonators (SAW resonators) or bulk acoustic wave resonators (BAW resonators). In accordance with the principles of the present disclosure, at least one resonator of the transmit circuit and at least one resonator of the receive circuit are disposed on a same single die. When the filter path is realized with SAW resonators, the die is a monocrystalline piezoelectric substrate on which the SAW resonators are formed. All resonators on the same single Die together use the common and same monocrystalline substrate. The monocrystalline piezoelectric substrate may be a lithium niobate or a lithium tantalate or other piezoelectric substrate useful for forming a SAW resonator. When the filter is realized with BAW resonators, the monocrystalline substrate may be a monocrystalline silicon, on which the layer stack of the BAW resonator is formed.
Die Resonatoren, die mit dem Antennenanschluss des TX-Filters und des Rx-Filters verbunden sind, können auf dem gleichen einzigen Die realisiert werden. Dies erlaubt die Optimierung des Schichtstapels, um eine große Reflexion in den Gegenbändern zu erreichen, die außerhalb des Durchlassbereichs der entsprechenden Filter liegen. Dies ist insbesondere zweckmäßig in Trägerbündelungsfiltersystemen des 4G-(LTE-)Kommunikationsstandards.The resonators connected to the antenna terminal of the TX filter and the Rx filter can be realized on the same single die. This allows the optimization of the layer stack to achieve a large reflection in the opposite bands, which lie outside the passband of the corresponding filter. This is particularly useful in carrier beam filter systems of the 4G (LTE) communications standard.
Das Sendefilter und das Empfangsfilter können einen Reihenpfad von Resonatoren umfassen, der eine oder mehrere in Reihe geschaltete Resonatoren enthält. Die in Reihe geschalteten Resonatoren des TX-Filters und die in Reihe geschalteten Resonatoren des Rx-Filters, die mit dem Antennenanschluss verbunden sind, werden auf dem gleichen Die realisiert. Das Tx-Filter kann auch einen oder mehrere parallele Pfade umfassen, die mit dem Reihenpfad verbunden sind und die auch auf dem einzigen Die zusammen mit den in Reihe geschalteten Resonatoren in der Nähe des Antennenanschlusses angeordnet sein. Dementsprechend weisen die parallel geschalteten Tx-Resonatoren den gleichen Schichtstapel wie die Resonatoren an dem Antennenanschluss auf. Dieser Schichtstapel kann für eine große Reflexion in den Gegenbandfrequenzbereichen optimiert werden. Zusätzliche in Reihe geschaltete Resonatoren des TX-Filters wie zum Beispiel die Resonatoren in der Nähe des Eingangsanschlusses des Tx-Filters können auf einem separaten Die so realisiert werden, dass sie für eine steile Filterflanke und eine hohe Leistungsbeständigkeit optimiert werden können. Steile Filterflanken und eine hohe Leistungsbeständigkeit erfordern üblicherweise einen niedrigen Temperaturkoeffizienten, sodass die Wärme, die von der Leistungsabgabe des Tx-Filters erzeugt wird, die Resonanzfrequenz nicht verschiebt. Eine große Reflexion in den Gegenbändern ist üblicherweise jedoch widersprüchlich zu einem niedrigen Temperaturkoeffizienten und einer hohen Leistungsbeständigkeit, sodass die Gegenbandreflexion mit dem Schichtstapel der Resonatoren optimiert werden kann, der mit der Antenne verbunden ist. Infolgedessen werden die in Reihe geschalteten Resonatoren, die mit dem Tx-Anschluss verbunden sind, auf einem Die realisiert, der getrennt von den Resonatoren ist, die mit dem Antennenanschluss verbunden sind, wobei Letztere die Resonatoren von dem Tx-Filter und dem Rx-Filter gemeinsam nutzen. Die Schichtstapel von beiden Dies werden für unterschiedliche Funktionalitäten optimiert, die auf der einen Seite eine Leistungsbeständigkeit, eine hohe Flankensteilheit und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten und auf der anderen Seite eine große Reflexion in den Gegenbändern aufweisen. Insbesondere der Temperaturkoeffizient für die Resonatoren, die mit dem Antennenanschluss verbunden sind und den gleichen Die gemeinsam nutzen, ist größer als der Temperaturkoeffizient der Resonatoren, die mit dem Tx-Eingangsanschluss verbunden sind und einen anderen Die gemeinsam nutzen.The transmit filter and the receive filter may comprise a series path of resonators containing one or more resonators connected in series. The serially connected resonators of the TX filter and the series resonators of the Rx filter connected to the antenna terminal are realized on the same die. The Tx filter may also include one or more parallel paths connected to the row path and also located on the single die along with the series resonators near the antenna terminal. Accordingly, the parallel-connected Tx resonators have the same layer stack as the resonators at the antenna terminal. This layer stack can be optimized for a large reflection in the Gegenbandfrequenzbereichen. Additional serially connected resonators of the TX filter, such as the resonators near the input terminal of the Tx filter, can be realized on a separate die so that they can be optimized for a steep filter edge and high power stability. Steep filter edges and high power resistance usually require a low temperature coefficient so that the heat generated by the power output of the Tx filter does not shift the resonant frequency. However, a large reflection in the opposite bands is usually contradictory to a low temperature coefficient and a high power resistance, so that the counter-band reflection can be optimized with the layer stack of the resonators connected to the antenna. As a result, the series-connected resonators connected to the Tx terminal are realized on a die separate from the resonators connected to the antenna terminal, the latter being the resonators of the Tx filter and the Rx filter share. The layer stacks of both dies are optimized for different functionalities, which on the one hand have power resistance, high edge steepness, and low temperature coefficient, and on the other hand, large reflection in the opposite bands. In particular, the temperature coefficient for the resonators connected to the antenna terminal and sharing the same ones is greater than the temperature coefficient of the resonators connected to the Tx input terminal and sharing another die.
Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können mit einem Duplexer-Schaltkreis oder mit komplexeren Multiplexerschaltkreisen wie zum Beispiel Quadplexern oder sogar Multiplexern höherer Ordnung eingesetzt werden. Ein Quadplexer kann zum Beispiel zwei Tx-Anschlüsse und zwei Rx-Anschlüsse umfassen, welche die Sende- und Empfangssignale an einem Antennenanschluss kombinieren. Die Resonatoren, die mit dem Antennenanschluss von mindestens einem Tx- und einem Rx-Filter oder von den beiden Tx- und den beiden Rx-Filtern verbunden sind, können auf einem einzigen Die realisiert werden. Die in Reihe geschalteten Resonatoren der zwei Tx-Anschlüsse können auf einem anderen Die realisiert werden. Die Schichtstapel der Resonatoren der beiden separaten Dies können für verschiedene Funktionalitäten optimiert werden. Der erste Die kann auch die parallel geschalteten Resonatoren der Tx-Filter umfassen. Weitere Elemente von den Rx-Filtern können auch auf dem ersten Die realisiert werden. Insbesondere die in Reihe geschalteten Resonatoren in der Nähe der jeweiligen Tx-Anschlüsse von verschiedenen Tx-Pfaden werden auf dem gleichen einzigen Die realisiert. Darüber hinaus werden weitere Resonatoren der Tx- und Rx-Pfade auf einem anderen, aber einzigen Die realisiert. Vorteilhafterweise können die Schichtstapel der Resonatoren von verschiedenen Tx- und Rx-Pfaden für die gleiche Funktionalität optimiert werden. Die Anzahl von Elementen und die Größe des Schaltkreises sind im Wesentlichen die Gleichen wie in herkömmlichen Lösungen, wobei die Tx- oder Rx-Filter auf verschiedenen Dies realisiert werden.The principles of the present disclosure may be used with a duplexer circuit or with more complex multiplexer circuits such as quadplexers or even higher order multiplexers. For example, a quadplex may include two Tx ports and two Rx ports that combine the transmit and receive signals at one antenna port. The resonators connected to the antenna terminal of at least one Tx and one Rx filter or of the two Tx and the two Rx filters can be realized on a single die. The series-connected resonators of the two Tx connections can be realized on another die. The layer stacks of the resonators of the two separate dies can be optimized for different functionalities. The first die may also comprise the parallel-connected resonators of the Tx filters. Other elements of the Rx filters can also be realized on the first die. In particular, the series-connected resonators in the vicinity of the respective Tx terminals of different Tx paths are realized on the same single Die. Furthermore Further resonators of the Tx and Rx paths are realized on a different but single die. Advantageously, the layer stacks of the resonators of different Tx and Rx paths can be optimized for the same functionality. The number of elements and the size of the circuit are substantially the same as in conventional solutions, with the Tx or Rx filters being realized on different dies.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Schichtstapel eines SAW-Resonators mit einer dielektrischen Schicht wie zum Beispiel Siliziumdioxid abgedeckt. Die Dicke der dielektrischen Schicht kann ein Kompromiss zwischen der Leistungsbeständigkeit und einem niedrigen Temperaturkoeffizienten einerseits und einer großen Reflexion in den Gegenbändern andererseits sein. Eine größere Dicke der dielektrischen Schicht steht für eine lange Leistungsbeständigkeit und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten. Die relativ dicke dielektrische Schicht kann jedoch auch akustisch angeregt werden, sodass die Reflexion niedrig sein kann. Die Resonatoren auf dem Die, die für eine lange Leistungsbeständigkeit und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten optimiert werden, wie zum Beispiel die Resonatoren in der Nähe eines Tx-Eingangsanschlusses können eine dicke dielektrische Schicht wie zum Beispiel eine dicke Siliziumdioxid-Schicht umfassen. Die Siliziumdioxid-Schicht kann eine Dicke in dem Bereich von ungefähr 800 Nanometer (nm) aufweisen. Auf der anderen Seite kann die dielektrische Schicht der Resonatoren, die mit dem Antennenanschluss verbunden sind, für eine geringere Reflexion in den Gegenbändern optimiert werden, wobei die Leistungsbeständigkeit und der niedrige Temperaturkoeffizient geopfert werden. In diesem Fall ist die dielektrische Schicht im Wesentlichen dünner und kann eine Dicke in dem Bereich von ungefähr 400 Nanometer (nm) aufweisen. Die dielektrische Schicht für Resonatoren, die eine lange Leistungsbeständigkeit und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten aufweisen, kann zweimal so dick wie eine dielektrische Schicht für Resonator sein, die eine geringe Reflexion bei Gegenbandfrequenzen aufweisen.According to one embodiment, the layer stack of a SAW resonator is covered with a dielectric layer, such as silicon dioxide. The thickness of the dielectric layer may be a compromise between the power resistance and a low temperature coefficient on the one hand and a large reflection in the opposite bands on the other hand. A larger thickness of the dielectric layer stands for a long power resistance and a low temperature coefficient. However, the relatively thick dielectric layer may also be acoustically excited, so that the reflection may be low. The resonators on the die that are optimized for long power stability and low temperature coefficient, such as the resonators near a Tx input terminal, may include a thick dielectric layer, such as a thick silicon dioxide layer. The silicon dioxide layer may have a thickness in the range of about 800 nanometers (nm). On the other hand, the dielectric layer of the resonators connected to the antenna terminal can be optimized for less reflection in the opposite bands, sacrificing the power resistance and the low temperature coefficient. In this case, the dielectric layer is substantially thinner and may have a thickness in the range of about 400 nanometers (nm). The dielectric layer for resonators having a long power resistance and a low temperature coefficient may be twice as thick as a dielectric layer for resonator having a low reflection at opposite band frequencies.
Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auch auf BAW-Resonatoren angewandt werden, die auf dem gleichen Die angeordnet sind, wobei ein piezoelektrisches Substrat, wie zum Beispiel ein Aluminiumnitrid zwischen zwei Metallelektroden gepackt ist. Eine Reflexionsanordnung wie zum Beispiel ein Bragg-Spiegel kann zwischen dem gemeinsamen Substrat und der unteren Elektrode angeordnet werden. Alle Resonatoren von dem gleichen einzigen Die weisen den gleichen Schichtstapel mit Schichten auf, welche die gleiche Dicke über unterschiedliche Resonatoren aufweisen, die auf dem gleichen Die angeordnet sind. In diesem Fall kann das monokristalline Substrat ein monokristallines Silizium sein.The principles of the present disclosure may also be applied to BAW resonators disposed on the same die with a piezoelectric substrate such as an aluminum nitride sandwiched between two metal electrodes. A reflection device, such as a Bragg mirror, can be placed between the common substrate and the bottom electrode. All resonators of the same single die have the same layer stack with layers having the same thickness across different resonators arranged on the same die. In this case, the monocrystalline substrate may be monocrystalline silicon.
Es ist selbstverständlich, dass sowohl die oben stehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung rein beispielhaft sind und so zu verstehen sind, dass sie eine Übersicht oder ein Rahmenwerk zum Verständnis der Natur und des Charakters der Ansprüche bereitstellen. Die begleitenden Zeichnungen sind beigefügt, um ein besseres Verständnis bereitzustellen, und sie sind in diese Beschreibung eingefügt und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen stellen eine oder mehrere Ausführungsformen dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien und die Funktion der zahlreichen Ausführungsformen zu erklären. Die gleichen Elemente in verschiedenen Figuren der Zeichnungen werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are merely exemplary in nature and are to be understood to provide a summary or framework for understanding the nature and character of the claims. The accompanying drawings are included to provide a better understanding and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate one or more embodiments and, together with the description, serve to explain the principles and function of the numerous embodiments. The same elements in different figures of the drawings are denoted by the same reference numerals.
Figurenlistelist of figures
In den Zeichnungen zeigt:
-
1 eine herkömmliche Realisierung eines Duplexers und eines Quadplexers; -
2 zwei mögliche Realisierungen eines Duplexers und eines Quadplexers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; -
3 ein detailliertes schematisches Blockschaltbild eines Duplexers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; -
4 ein Admittanzdiagramm und ein Reflexionskoeffizientendiagramm eines herkömmlichen Duplexers aus1 und des Duplexers aus3 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; -
5 ein detailliertes schematisches Blockschaltbild eines Quadplexers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und -
6 eine Querschnittsdarstellung eines Abschnitts eines Dies, der mehrere Resonatoren zeigt, und einen vergrößerten Querschnitt eines Abschnitts eines SAW-Resonators.
-
1 a conventional implementation of a duplexer and a quadplexer; -
2 two possible implementations of a duplexer and a quadplexer in accordance with the principles of the present disclosure; -
3 a detailed schematic block diagram of a duplexer according to the principles of the present disclosure; -
4 an admittance diagram and a reflection coefficient diagram of a conventional duplexer1 and the duplexer3 in accordance with the principles of the present disclosure; -
5 a detailed schematic block diagram of a quadplexer according to the principles of the present disclosure; and -
6 a cross-sectional view of a portion of a die, which shows a plurality of resonators, and an enlarged cross section of a portion of a SAW resonator.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die vorliegende Offenbarung wird jetzt ausführlicher in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Die Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen -Formen verkörpert werden und darf nicht so verstanden werden, dass sie auf die hier erörterten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, sodass die Offenbarung dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet, aber sie sind gestaltet, um die Offenbarung eindeutig darzustellen.The present disclosure will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments of the invention. However, the disclosure may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments discussed herein. Rather, these embodiments are provided so that the disclosure will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. The drawings are not necessarily drawn to scale, but they are designed to clearly depict the disclosure.
Der Quadplexer
Der Duplexer zeigt eine weitere Aufteilung der Resonatoren in den Tx- und Rx-Filtern. Ein erster Anteil der Resonatoren der Tx- und der Rx-Filter
Der Quadplexer
Die Zuteilung der Resonatoren auf die entsprechenden Chips hängt von der Funktionalität ab. Resonatoren, die eine ähnliche Funktion in verschiedenen Filtern ausführen, können dem gleichen Chip zugeteilt werden, sodass sie mit dem gleichen Schichtstapel hergestellt werden können. In der Praxis sind die Abfolge der Schichten und die Dicken der Schichten gleich für die Resonatoren, die auf dem gleichen Chip realisiert werden. Daher können die entsprechenden Schichtstapel für die gewünschte Funktion optimiert werden. In Bezug auf den Duplexer
In den
Der erste Chip
Die in Reihe geschalteten Resonatoren
Der Schichtstapel, der die Resonatoren
Die parallel geschalteten Resonatoren
In
Da auch der Reflexionskoeffizient in dem gleichen Frequenzbereich
In
In
Die vorliegende Offenbarung ist auch zweckmäßig, um Filter mit akustischen Volumenwellenresonatoren (BAW-Resonatoren) zu realisieren. BAW-Resonatoren werden auf einem monokristallinen Substrat, wie zum Beispiel einem monokristallinen Siliziumsubstrat, angeordnet. Die Resonatoren umfassen ein piezoelektrisches Substrat, wie zum Beispiel ein Aluminiumnitrid, das zwischen oberen und unteren Elektroden gepackt wird. Ein Reflexionselement, wie zum Beispiel ein Bragg-Spiegel, kann zwischen der unteren Elektrode und dem monokristallinen Substrat angeordnet werden. Die Lehren, die oben im Zusammenhang mit SAW-Resonatoren erläutert werden, sind entsprechend auf die BAW-Resonatoren anzuwenden. Die BAW-Resonatoren, die auf einem einzigen Chip oder Substrat angeordnet sind, weisen insbesondere den gleichen Schichtstapel und die gleichen Dicken der Schichten und des Schichtstapels einschließlich der oben angeordneten dielektrischen Schicht, wie zum Beispiel der Siliziumdioxid-Schicht auf. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Schichtstapel für unterschiedliche Zwecke, wie zum Beispiel eine lange Leistungsbeständigkeit und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten oder eine große Gegenbandreflexion und einen niedrigen Plattenmodus optimiert.The present disclosure is also useful for implementing filters with bulk acoustic wave (BAW) resonators. BAW resonators are placed on a monocrystalline substrate, such as a silicon monocrystalline substrate. The resonators comprise a piezoelectric substrate, such as an aluminum nitride, which is packed between upper and lower electrodes. A reflective element, such as a Bragg mirror, may be disposed between the lower electrode and the monocrystalline substrate. The teachings discussed above in the context of SAW resonators are to be applied to the BAW resonators accordingly. Specifically, the BAW resonators disposed on a single chip or substrate have the same layer stack and the same thicknesses of the layers and the layer stack including the top dielectric layer such as the silicon dioxide layer. According to the present disclosure, the layer stack is optimized for different purposes, such as long power stability and low temperature coefficient, or large counterband reflection and low disk mode.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zahlreiche Veränderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Offenbarung abzuweichen, wie sie in den angefügten Ansprüchen festgelegt werden. Da dem Fachmann Veränderungen, Kombinationen, Teilkombinationen und Variationen, die den offenbarten Ausführungsformen den Erfindungsgedanken und das Wesen der Offenbarung enthalten, ersichtlich werden können, ist die Offenbarung so zu verstehen, dass sie alles umfasst, was in den Umfang der angefügten Ansprüche fällt.It will be apparent to those skilled in the art that numerous changes and variations can be made without departing from the spirit and scope of the disclosure as defined in the appended claims. As those skilled in the art may perceive variations, combinations, sub-combinations, and variations that may include the disclosed embodiments, spirit and spirit of the disclosure, it is to be understood that the disclosure includes everything that comes within the scope of the appended claims.
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